08 July 2020

News Flash

विश्वरूपदर्शन!

मागच्या महिन्यात युरोपियन स्पेस एजन्सीने आपल्या विश्वाचा सर्वात तपशीलवार नकाशा जाहीर केला आहे. या एजन्सीने २००९पासून अवकाशात सोडलेल्या प्लँक या उपग्रह-दुर्बिणीने पाठवलेल्या या माहितीवरून हा

| April 7, 2013 12:10 pm

मागच्या महिन्यात युरोपियन स्पेस एजन्सीने आपल्या विश्वाचा सर्वात तपशीलवार नकाशा जाहीर केला आहे. या एजन्सीने २००९पासून अवकाशात सोडलेल्या प्लँक या उपग्रह-दुर्बिणीने पाठवलेल्या या माहितीवरून हा नकाशा तयार करण्यात आला आहे. यामुळे विश्वाची रचना, वय आणि भविष्य उलगडण्यास मदत होणार आहे.  या नवीन नकाशाची ओळख करून देणारा विशेष लेख.

आपण कुठून आलो, आपल्या आजूबाजूला दिसणाऱ्या गोष्टी कशा आल्या, आपल्या अस्तित्वाचा अर्थ काय, असे प्रश्न माणसाला खूप पूर्वीपासून पडत आले आहेत. तंत्रज्ञान फार प्रगत नव्हतं तेव्हा तत्त्वज्ञानाच्या माध्यमातून, गणित-विज्ञानाचा रीतसर अभ्यास होऊ लागला. तेव्हा ग्रहांच्या कक्षेची निरीक्षणं करून आणि गेल्या काही दशकांमध्ये अद्ययावत तंत्रज्ञान वापरून या प्रश्नांची उत्तरं शास्त्रज्ञ मिळवत आहेत. उत्क्रांतीच्या जीवशास्त्रामधून एकपेशीय प्राण्यांपासून आपल्यासारखे बहुपेशीय, गुंतागुंतीची रचना असणारे जीव कसे निर्माण झाले हे आपल्याला समजतं, तर भौतिकशास्त्र, खगोलशास्त्राच्या माध्यमातून आपल्याला दिसणारं आकाश असंच का दिसतं आणि दिसतं त्यापेक्षाही अधिक तिथे काय आहे याचा अभ्यास करता येतो.

विश्वाचा इतिहास व सिद्धांत

विश्व एका िबदूच्या प्रसरणातून तयार झालं, हे अनेकांना ऐकून माहीत असतं. विश्वात आता असणारी सर्व ऊर्जा आणि सर्व वस्तुमान पूर्वी फार कमी आकारामध्ये, एका बिंदूमध्ये एकवटलेलं होतं. तिथे प्रकाश आणि पदार्थ-द्रव्य यांचं अस्तित्व निराळं नव्हतं. त्या िबदूचं प्रसरण सुरू झालं, तेव्हा आपल्या विश्वाचा जन्म झाला. त्या काळात विश्वाच्या कढईत वेगवेगळे मूलभूत कण आणि ऊर्जा, पावभाजीत जशा भाज्या एकत्र केलेल्या असतात तशा प्रकारे एकत्र होते; वेगळे करता येणार नाहीत असे. तेव्हा प्रकाशकण एका सरळ रेषेत छोटय़ाशा विश्वाच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत प्रवास करू शकत नव्हता, याचं कारण सगळीकडे पदार्थाचे अणू आणि अणूंपेक्षा छोटे कण पसरलेले होते. प्रकाशकण फक्त सरळ रेषेतच जाऊ शकतो. तेव्हा एका ठिकाणाहून एक कण निघाला की, तो लगेच एखाद्या अणू किंवा इतर कणावर आपटत होता. त्यामुळे प्रकाशकणांची दिशा सतत बदलत होती. एखादी वस्तू आपल्याला दिसते याचं कारण म्हणजे त्या वस्तूपासून निघालेले प्रकाशकण (किंवा प्रकाशलहरी) आपल्या डोळ्यांपर्यंत पोहोचतात. पण दुसरी एखादी वस्तू मध्ये आली तर ते कण अडतात आणि मागची वस्तू लपते.

तरुण विश्वाचा आकार आत्तापेक्षा खूपच लहान होता, त्यामुळे घनता खूपच जास्त होती. गर्दीच्या वेळेस ट्रेन किंवा बसमधून उतरताना आपल्याला माणसांचे जास्त धक्के बसतात, तसंच काहीसं प्रकाशकणांचं होत होतं. प्रकाशकण सतत आपली दिशा बदलत होते. त्याच वेळी विश्व प्रसरणही पावत होतं आणि प्रसरणामुळे तापमान कमी होत होतं. विश्वाचं वय साधारण चार कोटी र्वष झालं, तेव्हा विश्व पुरेसं थंड झालं, कण-द्रव्याची घनता पुरेशी कमी झाली आणि प्रकाशकणांची ऊर्जाही कमी झाली. आता प्रकाश एका रेषेत विश्वाच्या एका टोकापासून दुसऱ्या टोकापर्यंत प्रवास करण्यासाठी अणू-कणांपासून मुक्त झाला. विश्व पारदर्शक झालं. तेव्हा कणांपासून स्वतंत्र झालेल्या प्रकाशाचा, प्रारणाचा उरलासुरला भाग म्हणजे वैश्विक मायक्रोवेव्ह प्रारण.

१९६७ साली आनरे पेन्झियाज आणि रॉबर्ट विल्सन या दोन अमेरिकन रेडिओ अभियंत्यांना हे प्रारण योगायोगाने सापडलं. या शोधामुळे महास्फोटाच्या सिद्धांताला आधार मिळाला. तोपर्यंत विश्व एका बिंदूत एकवटलेलं होतं, याला कुठलाही आधार नव्हता. ‘कोबे’ (Cosmic Background Explorer) या उपग्रह-दुर्बणिीने या प्रारणाचा सर्वात पहिला नकाशा बनवला. त्यामुळे या सिद्धांताचं पहिलं मोजमाप झालं.  या दोन्ही शोधांसाठी त्यांना अनुक्रमे १९७८ व २००६ सालचे भौतिकशास्त्राचे नोबेल पुरस्कार मिळाले.

एकजिनसीपणा आणि समदैशिकता

महास्फोटाचा सिद्धांत विश्वाचे दोन गुणधर्म आहेत, या गृहितकावर आधारित आहे; एकजिनसीपणा (homogeniety) आणि समदैशिकता (isotropic – सर्व दिशांना समान). आपल्याला डोळ्यांनी किंवा साध्या दुर्बणिींनी विश्वाचा जो छोटा भाग दिसतो, त्यात हे दोन्ही गुणधर्म दिसत नाहीत. मोठय़ा दुर्बणिींमधून पाहिल्यास सर्व दिशांना दीíघका समप्रमाणात आहेत हे दिसतं. अपवादात्मकरीत्या काही ठिकाणी रिकामे भागही दिसतात. पण कोणत्याही दिशेला पाहिलं तरीही दीíघका किंवा रिकाम्या भागांचं वितरण असमान दिसत नाही. विश्वनिर्मितीचा हा सिद्धांत प्रत्यक्षात असण्यासाठी विश्वाचे गुणधर्म आदर्श कृष्णपदार्थासारखे (blackbody, म्हणजे कृष्णविवर नव्हे.) असणे आवश्यक आहे. आपला सूर्य, प्रत्येक ताराही एक आदर्श कृष्णपदार्थ आहे. कृष्णपदार्थ म्हणजे काय तर सर्व प्रकारची विद्युतचुंबकीय प्रारणं या वस्तूकडून उत्सर्जति होतात किंवा शोषली जातात. दृश्य प्रकाश, क्ष-किरण, ही सगळी विद्युतचुंबकीय प्रारणं आहेत. यांची ऊर्जा किंवा वारंवारिता (frequency) बदलली की प्रारणांचा प्रकार बदलतो.

‘कोबे’कडून मिळालेली माहिती विश्वाचा एकजिनसीपणा, समदैशिकता आणि कृष्णपदार्थाचे गुणधर्म आहेत असं सांगणारी होती. नकाशात पाहिलं तर मात्र वेगवेगळे रंग दिसतात.. याचा अर्थ वैश्विक प्रारण नकाशात दिसतं आहे त्याप्रमाणे सर्वत्र एकसमान नाही. उणे २७० सेल्सियस तापमान सर्वत्र आहे, पण त्यात अनियमितता आहे. आकडय़ांमध्ये ती एक लाखांत एक एवढी आहे. एकाच आकाराचे, वेगवेगळ्या दिशांना एक लाख फोटो काढले तर एक फोटो वेगळा दिसेल. पण ही अनियमितता आहे म्हणून आपण अस्तित्वात येऊ शकलो.

एकविसाव्या शतकाच्या पहिल्या दशकात डब्ल्यूमॅप (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) नावाची नवीन उपग्रह-दुर्बीण अवकाशात गेली. या प्रकल्पाचं मुख्य ध्येय होतं, ते वैश्विक मायक्रोवेव्ह प्रारणाची माहिती जमा करून, त्यावरून विश्वाचं वय एक टक्क्यापेक्षा कमी त्रुटी ठेवून मोजायचं. डब्ल्यूमॅपने हे काम चोख बजावलं. नऊ वर्षांच्या डब्ल्यूमॅपच्या कामानंतर विश्वाचं सध्या मोजलेलं वय आहे, पावणेचौदा अब्ज र्वष.

विश्वाचा नकाशा

 कोबे आणि डब्ल्यूमॅप यांनी विश्वाचा अनुक्रमे पहिला आणि दुसरा नकाशा तयार करण्याचं काम केलं. तर नुकताच प्लँक या दुर्बीणीने पाठवलेल्या माहितीवरून कोबे आणि डब्ल्यूमॅप यांच्यापेक्षाही  तपशीलवार असा नकाशा तयार करण्यात आला आहे. (इतर दुर्बणिींनी समोर दिसणाऱ्या वस्तू, तारे, मेघ, दीíघका यांचेच नकाशे बनवले आहेत. पण वैश्विक प्रारणांचा संपूर्ण आकाशाचा नकाशा बनवण्याची कुवत फक्त या तीन दुर्बणिींचीच आहे.) युरोपीय स्पेस एजन्सी (इसा)ने जून २००९ मध्ये प्लँक दुर्बीण अवकाशात पाठवली होती. ती पुढील दोन महिन्यांत तिच्या नियोजित ठिकाणी, पृथ्वीपासून लाख किमी अंतरावर पोहोचली. तिने सर्व आकाशाचा सव्‍‌र्हे केला. एकदा नाही, अनेकदा. आणि तेही वेगवेगळ्या प्रकारच्या तरंगलांबीला. हे काम अजूनही सुरू आहे.

प्लँकवर दोन वेगळ्या प्रकारची उपकरणं आहेत. एकात २२-७७ गिगाहर्ट्झची प्रारणं मोजण्याची क्षमता आहे आणि दुसऱ्यात १०० ते ८५७ गिगाहर्ट्झला निरीक्षणं करण्याची क्षमता आहे. या सर्व रेडिओ लहरी म्हणूनच ओळखल्या जातात. त्यामुळे प्लँक फार लांबच्या वस्तूही लीलया बघू शकते.

प्लँकची भेदनक्षमता सर्वात जास्त असल्यामुळे त्यातून सर्वाधिक तपशील मिळालेले आहेत. उदाहरणच द्यायचं तर लहान वस्तू सूक्ष्मदर्शीशिवाय दिसत नाहीत, आपण कितीही जवळ गेलो, वस्तूवर अधिक उजेड पडण्याची काळजी घेतली तरीही दिसत नाही. कारण आपल्या डोळ्यांची भेदनक्षमता मर्यादित असते. छोटय़ा िभगातून अधिक तपशील दिसतात. मोठय़ा िभगातून त्यापेक्षा जास्त तपशील. आणि अनेक िभग वापरणाऱ्या सूक्ष्मदर्शीतून खूप जास्त तपशील दिसतात. त्यामुळेच प्लँकच्या माहितीवरून तयार करण्यात आलेला विश्वाचा नकाशा हा आजवरचा सर्वात तपशीलवार नकाशा आहे.

 या नकाशात संपूर्ण आकाश दाखवलेलं आहे, पण आपल्याला नेहमी दिसतं तशा प्रकारे मांडलेलं नाही. दीíघका- म्हणजे आकाशगंगा, जो तारे, सुटा वायू, वायुमेघ, मरणारे तारे, नवीन जन्माला येणारे तारे यांचा गुरुत्वाकर्षणाने बनलेला समूह असतो- हे एक मोठं भुईचक्र आहे असं मानता येईल. आपण हे भुईचक्र जमिनीवर आडवं पडून पाहत आहोत. या चित्राच्या मध्यातून जाणारी आडवी रेघ आखली, पृथ्वीच्या विषुववृत्तासारखी, तर ते आपल्या आकाशगंगेचं, कल्पनेतल्या भुईचक्राचं प्रतल असेल. यातले जे रंग आहेत, ते आपल्या विश्वाचं तापमान आहे, ते आहे सरासरी २.७३ अंश केल्व्हिन (= उणे २७० अंश सेल्सियस). निळसर रंग म्हणजे विश्वातल्या थंड जागा आणि पिवळा-तांबडा रंग म्हणजे उष्ण जागा.

हा नकाशा बनवताना प्लँकने संपूर्ण आकाशाचं निरीक्षण केलं. त्यातून दीíघका, दीर्घिकांचे समूह, तारे, सुटे वायुमेघ असं जे काही समोर आलं ते सगळं वजा केलं. त्यातून जी उरलेली पाश्र्वभूमी दिसते आहे ती म्हणजे संपूर्ण विश्वात भरलेलं प्रारण (radiation). याला वैश्विक मायक्रोवेव्ह प्रारण म्हणतात. विश्वाचं वय साधारण चार कोटी र्वष होतं, तेव्हा हे प्रारण संपूर्ण विश्वात पसरलं. या प्रारणाचं वर्गीकरण, त्याच्या ऊर्जेमुळे मायक्रोवेव्ह लहरी असं होतं. चार कोटी र्वष ऐकताना फार जास्त वाटतात; पण विश्वाचं वय पावणेचौदा अब्ज र्वष आहे. आजपासून पाच अब्ज वर्षांपूर्वी सूर्य जन्माला आला. हे प्रारण साडेतेरा अब्ज वर्षांपूर्वीचं आहे. यातून आपण आपल्या विश्वाचा इतिहास शोधून काढू शकतो आणि काही प्रमाणात भविष्यही वर्तवू शकतो. आपण अब्ज प्रकाशर्वष लांब अंतरावर गेलो तर काय दिसेल हेही सांगू शकतो.

खालच्या चित्रात कोबे, डब्ल्यूमॅप आणि प्लँक या तिन्ही दुर्बणिींची तुलना केलेली आहे. वर दुर्बणिीचं चित्र आहे आणि त्याखाली तिने बनवलेला विश्वाच्या नकाशाचा एक छोटासा भाग आहे. या चित्रातून लक्षात येतं की, प्लँकची भेदनक्षमता कोबे आणि डब्ल्यूमॅपपेक्षा कितीतरी जास्त आहे. कोबेच्या नकाशात जिथे पिवळा धब्बा दिसतो, त्याच ठिकाणी तिथली गुंतागुंतीची संरचना डब्ल्यूमॅप दाखवते; त्यापेक्षाही अधिक जास्त गुंतागुंत प्लँकच्या नकाशात दिसते. प्लँक अनेक बाबतीत इतर दोन्ही दुर्बणिींपेक्षा सरस आहे. तिची भेदनक्षमता डब्ल्यूमॅपच्या तिप्पट आहे. प्लँक डब्ल्यूमॅपपेक्षा १० पट अधिक संवेदनशील (े१ी २ील्ल२्र३्र५ी) आहे. याचा अर्थ असा की, आकाशाची ठराविक माहिती गोळा करायला डब्ल्यूमॅपला लागेल, त्यापेक्षा प्लँकला दसपट कमी वेळ पुरतो.

प्लँकची मुख्य उद्दिष्टे

१) लांब आणि काळात मागे डोकावून विश्वाची संरचना आणि गुणधर्म पाहणे.

२) वैश्विक तेजीच्या सिद्धांतासाठी पुरावे शोधणे – प्लँकच्या मोजमापांमधून तेजी कशामुळे सुरू झाली आणि त्यामुळे विश्वावर काय परिणाम झाले, हे समजेल अशी अपेक्षा आहे.

३) तरुण विश्वातल्या गुरुत्वीय लहरींचा शोध घेणे – गेल्या काही वर्षांत गुरुत्वीय लहरी असतील असं सांगितलं गेलेलं असलं तरी प्रत्यक्षात या लहरी आपण अजूनपर्यंत बघू शकलेलो नाही. प्लँकद्वारे या प्रकारची माहिती मिळवता येईल.

४) विश्व एकजिनसी आहे, का नाही हे तपासणे.

५) आपली आकाशगंगा आणि इतर दीíघकांचा तपशीलवार अभ्यास करून त्यांच्या चुंबकीय क्षेत्राचा नकाशा बनवणे.

प्लँक प्रकल्पातून खगोलशास्त्रात काय मूलभूत फरक पडेल याचं उत्तर आत्ता लगेच देता येणं शक्य नाही. पुढच्या वर्षी या संदर्भात अधिक माहिती मिळेल, अशी अपेक्षा आहे. प्लँकमधून मिळालेली माहिती आणि प्रचलित महास्फोटाचा सिद्धांत यात थोडा फरक आहे. या दोन्हींची सांगड घालण्यातून या सिद्धांतांमधल्या काही त्रुटी कमी होतील, कदाचित काही वाढतील. विज्ञानाची प्रगती अशा प्रकारेच होत असते. प्रचलित सिद्धांतापेक्षा काही वेगळं मिळालं तर त्यातून आपण नवीन काही शिकतो. प्लँकच्या माहितीमुळे येत्या काही वर्षांत महास्फोटाच्या प्रचलित सिद्धांतामध्ये किंचित बदल केला जाईल आणि तो आणखी भक्कम होईल.

विश्वाच्या भविष्यात मुख्य मुद्दा येतो तो डार्क-मॅटर आणि डार्क-एनजीचा. प्लँकमुळे डार्क-मॅटर आणि डार्क-एनर्जी यांचे गुणधर्म समजत आहेत. मुख्य म्हणजे विश्वाच्या प्रसरणाचा वेग किती दराने वाढतो आहे हे प्लँकमुळे समजेल. दीर्घिका एकमेकांपासून किती लांब दराने जात आहेत, हे विश्वाचं भविष्य. एकेकाळी महास्फोटानंतर महाआकुंचन होईल, असा सिद्धांत होता, आता तो बाद ठरला आहे.

अर्थात असं असलं तरी आपल्याला दिसतं किंवा दुर्बणिींनी जाणवतं, त्यातलं पाच टक्के विश्वच (म्हणजे दीíघका, ग्रह, तारे, वायुमेघ सगळं मिळून.) आपल्याला माहीत आहे. २४ टक्के डार्क मॅटर आहे. त्याचे गुरुत्वाकर्षणाचे परिणाम आपल्याला दिसतात किंवा आपण शोधू शकतो. पण ते काय आहे हे आपल्याला माहीत नाही. ७१ टक्के डार्क एनर्जी आहे. तिचा परिणाम म्हणून विश्वाच्या प्रसरणाचा वेग आपल्याला दिसतो. पण त्याबद्दल अजून काहीही संशोधन झालेलं नाही.

प्लँक अजून काही र्वष अशाच प्रकारे आकाशाचा सव्‍‌र्हे करत राहील. त्यातून मिळालेल्या माहितीद्वारे आपण राहतो ते विश्व नेमकं आहे तरी कसं याची आपल्याला अधिकाधिक ओळख होईल.

 

(लेखिकेनी जॉड्रल बँक ऑब्झव्‍‌र्हेटरी, मँचेस्टर विद्यापीठातून रेडिओ खगोलशास्त्रात पीएच.डी. केली असून राष्ट्रीय खगोलभौतिकी संस्था, पुणे येथे तीन र्वष रेडिओ खगोलशास्त्रात संशोधन केलं आहे.)

लोकसत्ता आता टेलीग्रामवर आहे. आमचं चॅनेल (@Loksatta) जॉइन करण्यासाठी येथे क्लिक करा आणि ताज्या व महत्त्वाच्या बातम्या मिळवा.

First Published on April 7, 2013 12:10 pm

Web Title: introduction european space agency released detailed map of world
Next Stories
1 पर्यटन – कोकणच्या अर्थव्यवस्थेचा कणा
2 संस्थांचे कोंडवाडे, वंचितांचे मसणवटे!
3 एकेक मूर्ती घडवताना…
Just Now!
X